[發(fā)明專利]一種鎢鋁合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010634365.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN111979454B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞光鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西普德爾新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C22C21/00
• 分類號(hào): C22C21/00;C22C1/04;B22F3/04;B22F3/10;B22F3/15
• 代理公司: 北京成實(shí)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11724
• 代理人: 陳永虔

本發(fā)明公開了一種鎢鋁合金，由以下重量份數(shù)的原料配制而成：鋁55?65份、鎢8?12份、鎳3?5份、錳3?5份、稀土元素1?2份，其制備方法包括以下步驟：混合粉體制備、冷等靜壓成型、真空燒結(jié)、熱等靜壓處理。本發(fā)明制備得到的鎢鋁合金各項(xiàng)力學(xué)性能優(yōu)異，并且制備方法簡(jiǎn)單，成本低，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種鎢鋁合金及其制備方法。

背景技術(shù)

高強(qiáng)、高韌、高硬、輕質(zhì)、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損時(shí)高性能結(jié)構(gòu)材料的主要發(fā)展方向，鎢以其優(yōu)異的耐高溫、高強(qiáng)高硬等特性在許多領(lǐng)域都是不可替代的關(guān)鍵材料，尤其在國防軍工、航天航空領(lǐng)域中更有其特殊的地位，但是由于其高密度和抗氧化性差使其應(yīng)用受到限制，合成綜合性能優(yōu)于鎢的輕質(zhì)新型材料逐漸成為本行業(yè)的目標(biāo)。

合金化是提高金屬材料性能的有效方法，鎢和鋁的原子半徑差小于15％，電負(fù)性相近，可以形成較大固溶度的合金，將低熔點(diǎn)、低密度、低硬度、高延展性的鋁與高密度、高熔點(diǎn)、高硬度、高脆性的鎢合金化，通過它們之間的性能互補(bǔ)可得到耐高溫、高強(qiáng)度、高硬度、高抗氧化、輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料。

但是鎢鋁之間的固溶度較小，同時(shí)鎢、鋁之間存在著非常大的熔點(diǎn)差和密度差，傳統(tǒng)的熔煉方法得不到該合金，并且現(xiàn)有機(jī)械合金化法和真空熱壓燒結(jié)法會(huì)導(dǎo)致合金致密性差、熱壓工藝對(duì)于設(shè)備、溫度等條件的要求較為嚴(yán)苛，成本較高。

因此，如何提供一種低成本并且機(jī)械性能優(yōu)異的鎢鋁合金及其制備方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種低成本且各項(xiàng)性能優(yōu)異的鎢鋁合金及其制備方法，制備得到的輕質(zhì)合金材料耐高溫，并且具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鎢鋁合金，由以下重量份數(shù)的原料配制而成：鋁55-65份、鎢8-12份、鎳3-5份、錳3-5份、稀土元素1-2份。

優(yōu)選的，在上述一種鎢鋁合金中，由以下重量份數(shù)的原料配制而成：鋁60份、鎢10份、鎳4份、錳4份、稀土元素1份。

優(yōu)選的，在上述一種鎢鋁合金中，所述稀土元素為鑭系元素。

在鎢鋁合金制備過程中添加鑭系稀土，可以在已經(jīng)形成的晶粒界面上選擇性的吸附，改善合金的結(jié)晶條件，使合金的組織、性能得到改善，并且在一定程度上具有去除雜質(zhì)的作用。

本發(fā)明還公開了上述鎢鋁合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)混合粉體制備：稱取以上原料分別粉碎為金屬粉末，混合均勻得到混合粉體；

(2)冷等靜壓成型：在150-200MPa的壓力下對(duì)混合粉末進(jìn)行冷等靜壓成型，得到預(yù)制坯；

(3)真空燒結(jié)：在惰性氣體保護(hù)下，將所述預(yù)制坯在溫度為800-1000℃的條件下燒結(jié)；

(4)熱等靜壓處理：將經(jīng)過真空燒結(jié)的產(chǎn)品在600-800℃的溫度下進(jìn)行熱等靜壓處理，冷卻，即得鎢鋁合金。

優(yōu)選的，在上述一種鎢鋁合金的制備方法中，步驟(1)中所述鎢粉的粒徑為80-100nm，所述鋁粉的粒徑為90-120nm，其余所述金屬粉末的粒徑為100-500nm。

優(yōu)選的，在上述一種鎢鋁合金的制備方法中，步驟(1)中所述鎢粉、所述鋁粉的純度均為99.8％以上。

優(yōu)選的，在上述一種鎢鋁合金的制備方法中，步驟(3)中所述惰性氣體為氬氣。

優(yōu)選的，在上述一種鎢鋁合金的制備方法中，步驟(3)中所述真空壓力為5-8MPa。